DE3140470C2 - Vorrichtung zum Transport von Flüssigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zum Transport von Flüssigkeiten

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DE3140470C2
DE3140470C2 DE19813140470 DE3140470A DE3140470C2 DE 3140470 C2 DE3140470 C2 DE 3140470C2 DE 19813140470 DE19813140470 DE 19813140470 DE 3140470 A DE3140470 A DE 3140470A DE 3140470 C2 DE3140470 C2 DE 3140470C2
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DE19813140470
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Ernst Dipl.-Ing. 6832 Hockenheim Kuhn
Rudi 6701 Neuhofen Schmahl
Heinz Ing.(grad.) 4355 Waltrop Schröder
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Industriewerke Saar Maschinen- Fahrzeug- Un GmbH
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Aurepa Fahrzeugwerke Heitger & Co 6800 Mannheim De GmbH
Aurepa Fahrzeugwerke Heitger & Co 6800 Mannheim GmbH
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Transport von Flüssigkeiten, insbesondere Flüssiggas, mit einem geschlossenen Behälter. Werden in einem Behälter mit zwei oder mehr Kammern, welche durch Trennwände voneinander abgetrennt sind, verschiedene Flüssigkeiten transportiert, so soll ein Flüssigkeitsaustausch zwischen den Kammern in der Regel vermieden werden. Dies gilt bei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen chemischen bzw. physikalischen Eigen schaften, aber auch bei solchen Flüssigkeiten, welche in dem letztgenannten Sinne zwar nicht verschieden sind, jedoch beispielsweise aus steuerrechtlichen Gründen voneinander getrennt sein müssen. Insbesondere bei dem Transport von Flüssiggas können je nach Randbedingungen recht unterschiedliche Drücke auftreten, welche grundsätzlich mit einer entsprechend dicken und steifen Trennwand aufgenommen werden müßten. Erfindungsgemäß wird nunmehr vorgeschlagen, daß die mittels einer Trennwand abgeteilten Kammern über eine als ein Rohr ausgebildete Verbindungsleitung miteinander in Verbindung stehen, wobei die Rohrenden jeweils im Bereich der oberen Behälterwand angeordnet sind. Darüberhinaus ist das Rohr derart ausgebildet und/oder angeordnet und/oder es sind Mittel dem Rohr derart zugeordnet, daß aufgrund einer Gasblase ein Flüssigkeitsaustausch zwischen den Kammern unterbunden wird. Es ist somit ein Druckausgleich bei gleichzeitiger Abdichtung im Hinblick auf einen Flüssigkeitsaustausch mit einfachen Mitteln erreicht, so daß die

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Transport von Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.
In der DE-OS 27 42 757 ist eine Vorrichtung bei Zwillingstanks zwecks Druckausgleich in der Gasphase beschrieben, bei welcher eine innwcndige Rohrverbindung /wischen den Tanks b/.w. Kammern vorgesehen ist. Es sind zwei Rohre angeordnet, die jeweils von dem einen Tank in den Dom des anderen Tanks mit der Gasphase geführt sind. Die Trennwand zwischen den Tanks verläuft in Richtung der Längsachse der Tanks bzw. des Schiffes. Die genannten Rohre weisen eine vergleichsweise große Höhe auf, damit unter allen Betriebsbedingungen der Flüssigkeitspegel innerhalb der Rohre sich befindet. Damit bei einem heftigen Rollen des Schiffes eine Sperrung der Rohrverbindung erzielt
ίο werden kann, ist zusätzlich im oberen Endbereich jedes Rohres ein Schwimmerventil vorgesehen. Der Druckausgleich erfolgt bei Langzeitvorgängen mit niedriger Frequenz, mit welcher bei Schiffen normalerweise zu rechnen ist, während für schnellere Vorgänge auf Grund der Schwimmerventile der Druckausgleich nicht möglich ist. Bei einem Druckausgleich wird das Gas des einen Tanks durch d:e Flüssigkeit des anderen Tanks geleitet. Bei Flüssigkeiten bzw. verflüssigten Gasen mit unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Eigenschafien ergeben sich in der Praxis hierdurch recht große Probleme.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß mit einem geringen Aufwand auch bei kurzzeitigen Vorgängen ein Flüssigkeitsaustausch zwischen den Kammern vermieden wird, wobei eine zuverlässige Trennung auch der Gasphasen erreicht werden soll.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die vorgeschlagene Vorrichtung ist mit einem gerin-
jo gen konstruktiven Aufwand realisierbar, zumal nur ein einziges Rohr als Verbindungsleitung zwischen den Kammern vorgesehen ist. Da die Rohrenden im Bereich der oberen Behälterwand und unterhalb derselben angeordnet sind, können nach oben hinausragende Dome insoweit entfallen, wodurch nicht nur die Herstellung vereinfacht wird, sondern auch das Sicherheitsrisiko vermindert wird. Ferner kann die bei Straßenfahrzeugen oder Kesselwagen maximal einzuhaltende Bauhöhe optimal ausgenutzt werden, ohne durch Dome oder entsprechende Aufbauten eingeschränkt zu sein. Aufgrund der vorgeschlagenen Gasblase im Rohr und/oder im Bereich der Rohrenden kann ein kurzzeitiger Flüssigkeitsschwall aufgefangen werden. Die vorgeschlagene Vorrichtung ist daher besonders für Straßenfahrzeug und Kesselwagen geeignet. Da der Druckausgleich in allen Betriebszuständen möglich ist, kann auch die Trennwand eine erheblich geringere Wanddicke aufweisen als die übrige Behälterwand; die Vorteile im Hinblick auf ein geringes Leergewicht liegen auf der Hand.
In einer besonderen Ausführungsform ist das Rohr innerhalb des Behälters angeordnet und durch die Trennwand hindurchgeführt sowie mit dieser verbunden. Die Sicherheit wird hierdurch erhöht, da Beschädigungen aufgrund von äußeren Einflüssen vermieden werden können.
Wird gemäß einer weiteren Ausführungsform das Rohr unmittelbar mit der Trennwand, mittels einer Schweißnaht verbunden, so wird im Bereich der Durchführung des Rohres nur eine unwesentliche Versteifung
bo der Trennwand vorhanden sein. Dies ist von besonderer Bedeutung im Hinblick auf Belastbarkeit und Materialermüdung der Trennwand, welche während des Transportes fortwährend den Druck- und Belastungsschwankungen infolge von Fahr/eugbewegungen ausgesetzt
pt ist. Wäre hingegen das Rohr, beispielsweise mittels einer starren Flanschverhindung, vergleichsweise starr mit der Trennwand verbunden, so könnten Beschädigungen der Trennwand oder des Rohres nicht ausge-
schlossen werden.
Bevorzugt sind die Rohrenden jeweils mit wenigstens einem Befestigungselement mit der Behälterwand verbunden. Ist das Befestigungselement elastisch ausgebildet, so können Belastungen und Druckstöße, ähnlich wie mit einer Feder,gedämpft aufgenommen werden.
In einer besonderen Ausführungsform ist in jeder Kammer an der oberen Behälterwand ein Rohrstutzen vorgesehen, in welchen das jeweilige Rohrende unter Bildung eines Ringspaltes hineinragt. Mittels des ai. der oberen Behälterwand zweckmäßigerweise angeschweißten Rohrstutzens, welcher ähnlich einem Topf über das Rohrende gestülpt ist, ist in einfacher Weise ein Schwallschutz geschaffen, um das Eindringen von Flüssigkeit in das Rohr zu unterbinden.
Damit unter allen Einsatz- und Betriebsbedingungen die Gasblase vorhanden ist und nicht zerstört werden kann, weisen die Stirnflächen der Rohrenden zur oberen Behälterwand einen vorgegebenen Abstand auf. In der Praxis ergeben sich besonders günstige Werte bei einem Abstand im Bereich zwischen 10 bis 20 mm: besonders bewährt hat sich ein Abstand von 15 mm.
Im Hinblick auf eine hohe Stabilität der Gasblase wird der Innendurchmesser des Rohrendes zweckmäßigerweise drei- bis fünfmal so groß vorgegeben wie der oben genannte Abstand zwischen Rohrende und Behälterwand. Wird der Innendurchmesser des Rohrendes etwa viermal so groß vorgegeben wie der genannte Abstand, so werden besonders günstige Resultate erzielt.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele nc.her erläutert. Es zeigt
Fig.! schematisch ein Tankfahrzeug, dessen beide Kammern durch ein einziges Rohr miteinander zum Druckausgleich verbunden sind.
F i g. 2 eine Vergrößerung des Ausschnittes Il gemäß Fig. 1,
Fig.3 einen Schnitt entlang Schnittlinie III gemäß F i g. 2 in einem vergrößerten Maßstab,
F i g. 4 eine weitere Ausführungsform, bei welcher die Rohrenden nach unten gerichtet sind,
F i g. 5 eine dritte Ausführungsform, bei welcher das Rohr die Form einer Spirale aufweist.
In Fig. 1 ist schematisch ein Tankfahrzeug dargestellt, dessen Behälter 2 im Innern eine Trennwand 4 aufweist. Die hinlänglich bekannten Einfüilöffnungen, Fahrgestelle, Meßarmaturen und dergleichen sind der Einfachheit halber nicht näher dargestellt. Mittels der Trennwand 4 wird der Innenraum des Behälters 2 in zwei Kammern 6 und 8 unterteilt. Mit den gestrichelten Linien 10 und 12 sei die momentane Füllhöhe der Kammern 6 und 8 mit einer Flüssigkeit, insbesondere Flüssiggas, angedeutet. Es ist ersichtlich, daß in den Kammern 6 und 8 oberhalb der Flüssigkeit jeweils die Gasphase vorhanden ist, wobei selbst bei gleichen Flüssigkeiten in den Kammern 6 und 8 infolge unterschiedlich einwirkender Umgebungseinflüsse auch unterschiedliche Gasdrücke sich ausbilden können. Mittels einer Verbindungsleitung, welche nachfolgend nur noch als das Rohr 14 bezeichnet wird, erfolgt zwischen den Kammern 6 und 8 ein Druckausgleich. Infolgedessen kann auch die Trennwand 4 dünn und somit insgesamt leicht ausgebildet werden, so daß eine nicht unerhebliche Material- und Gewichtsersparnis erzielt wird. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich hervorgehoben, daß in dem Behälter 2 nicht nur zwei mittels einer Trennwand 4 abgeteilte Kammern 6 und 8 vorhanden sind, sondern daß ggf.
auch mittels weiterer Trennwände entsprechende Kammern abgeteilt werden können; jeder Trennwand ist dann in entsprechender Weise ein Rohr zum Druckausgleich zugeordnet. Die genannte Verbindungsleitung besteht zweckmäßigerweise, wie dargestellt, aus dem Roh- 14. welches durch die Trennwand 4 hindurchgeführt ist, doch können auch andere geometrische Formen und Querschnitte vorgesehen werden. Anstelle der bevorzugten Anordnung im Innenraum des Behälters 2
ίο kann das Rohr ggf. auch nach außen aus dem Behälter herausgeführt sein, wobei sich allerdings gewisse Nachteile im Hinblick auf mögliche Beschädigungen des Rohres ergeben können. Die Rohrenden 18, 20 ragen in Rohrstutzen 22,24 hinein, welche mit der oberen Behälterwand 16 in dargestellter Weise verbunden sind und somit einen Schwallschutz bilden, um das Eindringen von Flüssigkeit in das Rohr 14 zu unterbinden.
Anhand der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 2 werden Aufbau und Funktionsweise näher erläutert. Es ist ersichtlich, daß die an die obere Behälterwand 16 angeschweißten Rohrstutzen 22, 24 einen größeren Durchmesser aufweisen als die Rohrenden 18,20, so daß Ringspalte 26, 28 vorhanden sind. Die Stirnflächen der Rohrenden 18, 20 weisen zur oberen Behälterwand 16 einen vorgegebenen Abstand 34 auf. Dieser Abstand wird derart vorgegeben, daß auch bei extremen Betriebsbedingungen in den Rohrenden 18, 20 bzw. in dem Raum zwischen Rohrende und oberer Behälterwand 16 eine Gasblase 36 vorhanden ist oder sich ausbilden kann. Diese Gasblase 36 verhindert zuverlässig das Eindringen von Flüssigkeit in das Rohr 14 und somit einen Flüssigkeitsaustausch zwischen den Kammern 6 und 8. Andererseits wird aber der Druckausgleich zwischen den Kammern 6 und 8 zuverlässig ermöglicht. Beson-
i=, ders günstige Bedingungen liegen vor, wenn der genannte Abstand 34 etwa 10 bis 20 mm, bevorzugt aber etwa 15 mm groß ist. Der genannte Abstand 34 läßt sich ohne besondere Schwierigkeiten in der geforderten Weise vorgeben, so daß unter allen Betriebsbedingungen eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet wird. Mittels der bereits erläuterten Rohrstutzen 22, 24 wird zusätzlich verhindert, daß beispielsweise infolge von Fahrzeugbewegungen Flüssigkeit in das Rohr 14 gelangen kann.
Das Rohr 14 ist durch eine Öffnung der Trennwand 4 hindurchgeführt und mittels eii er Schweißnaht 38 mit der Trennwand 4 verbunden. Die Trennwand 4 erfährt somit keine wesentliche Erhöhung ihrer Steifigkeit durch das Rohr 14. Das Rohr 14 ist ferner mittels nachgiebiger Befestigungselemente 40 über die Rohrstutzen 22, 24 mit der oberen Behälterwand 16 verbunden. In Verbindung mit F i g. 3 ist die sternförmige Anordnung von jeweils drei derartigen Befestigungselementen 40 ersichtlich. Es ist somit eine relativ weiche, nachgiebige Anordnung des Rohres 14 gewährleistet, so daß Belastungsänderungen, Druckschwankungen usw. aufgenommen werden können. Würde hingegen das Rohr 14 vergleichsweise starr ausgebildet und befestigt sein, so müßten auch Rohrbefestigungselemente 40, Trennwand 4 usw. entsprechend stark dimensioniert werden. Aufgrund der weichen Anordnung und Befestigung des Rohres 14 sowohl in der Trennwand 4 als auch an der Behälterwand 16 werden die sonst auftretenden Schwierigkeiten im Hinblick auf Festigkeit und Dimcn-
b5 sionierung in besonders einfacher Weise vermieden.
F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, gemäß welcher die Rohrenden 18, 20 mit ihren Öffnungen nach unten weisen. Im Inneren der Rohrenden 18, 20 sind
Prallelemente 42 vorgesehen, mit welchen das Hindringen von Flüssigkeit vermieden wird. Mittels Befestigungselemenien 40 ist das Rohr 14 wiederum nachgiebig an der oberen Behälterwand 16 angeordnet, so daß auch bei dieser Ausführungsform die obigen Erlaute- ■> rungen entsprechend gelten.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist das Rohr 14 in Form etwa einer Spirale 44 gewunden. Bei dieser Ausführungsform bildet sich in der genannten Spirale 44 die Gasblase 36 aus, welche einerseits den Druckaus- κι gleich zuläßt und andererseits den Flüssigkeitsausgleich zwischen den Kammern 6 und 8 zuverlässig verhindert. Es bedarf keiner besonderen Erwähnung, daß im Rahmen der Erfindung anstelle der dargestellten Spirale 44 ein anderes, ebenfalls als ein Siphon wirkendes Rohr- i> stück, beispielsweise ein U-förmiges Rohrstück, vorgesehen sein kann. Bei allen Ausführurigsforrnen ist es von maßgebender Bedeutung, daß durch entsprechende Anordnung und/oder Ausbildung des Rohres 14 zumindest eine derartige Gasblase 36 sich ausbilden kann. χ
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
JO
J5
50

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Transport von Flüssigkeiten oder verflüssigten Gasen, mit einem geschlossenen Behälter, welcher wenigstens zwei mittels einer Trennwand abgeteilte Kammern aufweist, und mit einer für den Druckausgleich vorgesehenen Verbindungsleitung zwischen den Kammern, dadurch gekennzeichnet, daß die als Tankfahrzeug ausgebildete Vorrichtung als Verbindungsleitung ein einziges Rohr (14) aufweist,
daß die Rohrenden (18, 20) im Bereich der oberen Behälterwand und unterhalb derselben angeordnet sind und
daß mittels einer Gasblase im Rohr (14) und/oder im Bereich der Rohrenden (18, 20) ein kurzzeitiger Flüsiigkeitsschwall auffangbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das im Inneren des Behälters (2) angeordnete Rohr (14) durch die Trennwand (4) hindurchgeführt ist und unmittelbar mit dieser verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (14) mittels einer Schweißnaht (38) mit der Trennwand (4) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden (18, 20) entweder unmittelbar mit der Behälterwand (16) oder mittelbar über ein Befestigungselement (40) mit der Behälterwand (16) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (40) elastisch ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Kammer (6,8) an der oberen Behälterwand (16) ein Rohrstutzen (22, 24) angeordnet ist, in welchem das jeweilige Rohrende (18, 20) hineinragt, wobei ein Ringspalt (26,28) vorhanden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Rohrenden (18, 20) zur oberen Behälterwand (16) einen vorgegebenen Abstand (34) aufweisen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (34) im wesentlichen 10 bis 20 mm, bevorzugt 15 mm. groß ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Rohrendes (18,20) etwa drei- bis fünfmal, bevorzugt viermal, so groß ist wie der Abstand (34).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Rohres (14) Prallelemente (42) vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelemente (42) an den Rohrenden (18,20) vorgesehen sind.
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